"Najbolj nerazumljiva stvar v vesolju je, da je razumljiva," je nekoč dejal Albert Einstein. Te dni pa vesolja skoraj ne moremo imenovati razumljivega ali celo edinstvenega. Temeljna fizika je v krizi z dvema priljubljenima pojmoma, ki se pogosto imenujeta "multiverse" in "uglyverse", ki dobesedno pomenita "več vesolja" in "grdo vesolje".
Kako deluje vesolje?
Zagovorniki več vesolja zagovarjajo idejo o obstoju neštetih drugih vesoljev, od katerih so nekatera popolnoma drugačna fizika in število prostorskih dimenzij; V teh vesoljih lahko vi, jaz in vsi drugi obstajate kot nešteto kopij. "Multiverse je morda najbolj nevarna ideja v fiziki," je dejal južnoafriški kozmolog George Ellis.
Odkritje malo verjetnega naključja je že od najzgodnejših znanosti povzročilo potrebo po razlagi, iskanju skritega vzroka in motiva. Sodobni primeri vključujejo to: zdi se, da so zakoni fizike natančno nastavljeni, da inteligentnim bitjem omogočajo, da te zakone zaznajo - naključje, ki ga je treba razložiti.
S pojavom multiverzuma se je vse spremenilo: ne glede na to, kako neverjetno je naključje, v milijardah milijard vesoljev, ki sestavljajo multiverse, vsaj nekje - tudi bo. In če se zdi, da naključje vodi k nastanku zapletenih struktur, življenja ali zavesti, se sploh ne smemo čuditi, da smo v vesolju, ki nam omogoča, da sploh obstajamo. Toda to "antropsko sklepanje" pomeni, da ne moremo ničesar napovedati. Ni očitnih načel, da bi fiziki CERN iskali nove delce. In za naključnimi lastnostmi vesolja ni nobenega temeljnega zakona.
Druga težava je postala povsem drugačna, a nič manj nevarna - "grdo vesolje". Po mnenju teoretične fizike Sabine Hossenfelder je bila sodobna fizika zmedena zaradi njene privlačnosti do "lepega", kar je privedlo do pojava matematično elegantnih, špekulativnih fantazij, ki niso povezane s poskusi. Fiziki so "izgubljeni v matematiki," pravi. In kar fiziki imenujejo "lepota", so strukture in simetrije. Če se na takšne koncepte ne moremo več zanašati, bo razlika med razumevanjem in preprosto prilagajanjem eksperimentalnim podatkom zabrisana.
Obe težavi imata svoje korenine. »Zakaj zakoni narave ne prekleto mislijo, kaj se mi zdi lepo?« Se Hossenfelder upravičeno vpraša. In odgovor je: vseeno jim je. Seveda bi bila narava lahko kompleksna, zmedena in nerazumljiva - če bi bila klasična. A narava ni taka. Narava je kvantno mehanska. In čeprav je klasična fizika znanost našega vsakdanjega življenja, v kateri so predmeti ločeni drug od drugega, je kvantna mehanika drugačna. Stanje vašega avtomobila ni povezano z barvo ženine obleke. Toda v kvantni mehaniki so vse stvari med seboj vzročno povezane, kar je Einstein poimenoval "grozno delovanje na daljavo." Takšne korelacije sestavljajo strukturo in struktura je lepa.
Promocijski video:
Nasprotno pa se zdi, da je multiverse težko zanikati. Zlasti kvantna mehanika ravna z njo. Požig posameznih elektronov v zaslon z dvema režema povzroči pojav interferenčnega vzorca na detektorju za zaslonom. V vsakem primeru se izkaže, da elektron vsakič preide obe reži.
Kvantna fizika je znanost, ki stoji za jedrskimi eksplozijami, pametnimi telefoni in trčenjem delcev - in je znana po svojih čudes, kot je Schrödingerjeva mačka, suspendirana med življenjem in smrtjo. V kvantni mehaniki se lahko različne realnosti med seboj prekrivajo (na primer "delci tukaj" in "delci tam" ali "mačka je živa" in "mačka je mrtva"), kot valovi na površini jezera. Delček je lahko na polovici in pol tam. Temu pravimo superpozicija in ravno to vodi k pojavu interferenčnega vzorca.
Prvotno razvita za opis mikroskopskega sveta, je kvantna mehanika v zadnjih letih pokazala, da nadzoruje vedno večje predmete, dokler so dovolj izolirani od okolja. Vendar je iz našega razloga naš vsakdan nekako zaščiten pred preveliko kvantno čudnostjo. Nihče še ni videl napol mrtve mačke in vsakič, ko izmerite položaj delca, dobite določen rezultat.
Neposredna razlaga predvideva, da so vse možne možnosti uresničene, čeprav v različnih, vendar vzporednih resničnostih "Everettovih vej" - po imenu Hugh Everett, ki je prvi zagovarjal to stališče, znano kot večsvetska interpretacija kvantne mehanike. Everettovi "številni svetovi" pravzaprav predstavljajo le en primer multiverse - enega od štirih. Druga dva sta manj zanimiva, tretja pa je "teorija strune strune", h kateri se bomo vrnili kasneje.
Z zategovanjem v kvantno mehaniko za utemeljitev lepote fizike se zdi, da žrtvujemo edinstvenost vesolja. Vendar ta sklep leži le na površini. Kar običajno na takšni sliki spregledamo, je, da Everettov multiverzal ni temeljen. To je samo navidezno ali "novo", kot trdi filozof David Wallace z univerze v Južni Kaliforniji.
Če želite razumeti to točko, morate razumeti načelo, na katerem temeljijo tako kvantne meritve kot tudi »mrzle akcije na daljavo«. Ključ obeh pojavov je koncept "zapletanja", ki so ga leta 1935 opozorili Einstein, Boris Podolsky in Nathaniel Rosen: v kvantni mehaniki lahko sistem dveh zapletenih vrtljajev z ničelno vsoto sestavlja superpozicija parov vrtljajev z nasprotnimi smermi vrtenja z absolutno negotovostjo v smeri vrtenja posameznika vrti. Entanglement je naraven način združevanja delov v celoto; posamezne lastnosti sestavin prenehajo obstajati v korist močno vezanega splošnega sistema.
Kadar koli se kvantni sistem meri ali je povezan z okoljem, ima zapletanje pomembno vlogo: kvantni sistem, opazovalec in ostalo vesolje se prepletajo. Z vidika lokalnega opazovalca se informacije razpršijo v neznanem okolju in začne se postopek "dekoherenca". Dekoherenca je sredstvo klasičnosti: opisuje izgubo kvantnih lastnosti, ko kvantni sistem posega v njegovo okolje. Dekoherenca deluje kot zadrga med vzporednimi realnostmi kvantne fizike. Z vidika opazovalca se vesolje "razcepi" na ločene veje Everetta. Opazovalec opazuje živo mačko ali mrtvo mačko, a nič vmes. Zanj se zdi svet klasičen, čeprav je z globalnega vidika še vedno kvantno mehaničen. Pravzapravs tega vidika je celotno vesolje kvantni objekt.
Kvantni monizem
In tukaj črpamo najzanimivejši koncept "kvantnega monizma", ki ga je predlagal filozof Jonathan Schaffer. Shaffer je razmišljal o tem, iz česa je sestavljeno vesolje. Po kvantnem monizmu temeljna plast resničnosti ni sestavljena iz delcev ali strun, temveč iz vesolja samega, ki ga ne razumemo kot vsoto svojih sestavnih stvari, temveč kot eno samo zapleteno kvantno stanje.
Podobne misli je na primer izrazil fizik in filozof Karl Friedrich von Weizsacker: Kvantna mehanika resno napoveduje edinstveno, poenoteno kvantno resničnost, ki je osnova multiverzuma. To stališče podpirata homogenost in drobna nihanja temperature kozmičnega mikrovalovnega ozadja, ki kažejo, da je mogoče opazovati vesolje do enega samega kvantnega stanja, običajno povezano s kvantnim poljem prvotne inflacije.
Poleg tega se ta sklep razširi na druge multiverzalne koncepte. Ker je zapletenost univerzalna, ni omejena na naš kozmični mehurček. Ne glede na to, kaj je multiverse, če boste zajeli kvantni monizem, bo vse del ene same celote: v multiverzumu bo vedno obstajala bolj temeljna plast resničnosti in ta plast bo edinstvena.
Tako kvantni monizem kot Everettova razlaga v mnogih svetovih sta napovedi kvantne mehanike. Odlikuje jih le perspektiva: kako bo z vidika lokalnega opazovalca videti "mnogo svetov", v resnici predstavlja eno samosvojo univerzalno z globalnega vidika (na primer bitje, ki lahko celotno vesolje vidi od zunaj).
Z drugimi besedami, mnogi svetovi so kvantni monizem skozi oči opazovalca z omejenimi informacijami o vesolju. V resnici je bila Everettova prvotna motivacija razviti kvantni opis celotnega vesolja v smislu "funkcije univerzalnega valovanja". Poglejte na to kot skozi motno okno: narava je razdeljena na veliko kosov, vendar je to le izkrivljanje perspektive.
Monizmu in več svetom se je mogoče izogniti, vendar le, če nekdo spremeni formalizem kvantne mehanike - običajno je to v nasprotju z Einsteinovo posebno teorijo relativnosti - ali nekdo predstavi kvantno mehaniko ne kot teorijo o znanosti, temveč kot znanje: človeške ideje, ne pa tudi znanost.
V svoji sedanji obliki bi bilo treba kvantni monizem obravnavati kot ključni pojem v sodobni fiziki: pojasnjuje, zakaj "lepota", ki jo dojemamo kot strukturo, korelacijo in simetrijo med zunaj neodvisnimi sferami narave, ni izkrivljen estetski ideal, temveč posledica odcepitve narave od ene same kvantno stanje. Poleg tega kvantni monizem odpravlja tudi potrebo po več vesolju, saj napoveduje korelacije, ki se uresničujejo ne samo v enem samem rojenem vesolju, temveč v kateri koli posamezni veji multiverzuma.
Končno bi kvantni monizem lahko rešil krizo eksperimentalne temeljne fizike, ki se za proučevanje čedalje manjših naravnih sestavin zanaša na vedno večje trke. Ker najmanjše komponente ne bodo temeljna plast resničnosti. Preučevanje osnov kvantne mehanike, novih področij kvantne teorije polja ali največjih struktur v kozmologiji je lahko prav tako koristno.
Vse to pomeni, da ne smemo nehati iskati. Te želje na koncu ne moremo odnesti. Nekje globoko spodaj je edinstvena, razumljiva in temeljna resničnost.
Ilya Khel